[发明专利]LPC系数量化方法和装置及多编码核音频编码方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及数字音频编码技术，更具体地说，涉及一种用于音频信号编码的LPC系数量化方法和装置以及一种多编码核音频编码方法和设备。

背景技术

在数字音频编码中，由于音频信号非常复杂，一般包括音乐类信号、语音类信号和混合类信号等，一些音频编码算法如MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、Dolby AC-3和DTS等主要工作在高码率高质量，当在低码率下对于语音类信号的编码效率较低；而另外一些ITU G系列标准编码算法主要针对低码率语音信号，对于宽带信号则编码效率下降。为了对所有类型的音频信号能一致获得较高的编码效率，一般需要采用具有多种编码内核的混合编码结构，如3GPP的AMR-WB+（参见3GPP TS26.290:Audio codec processing functions;Extended AMR Wideband codec;Transcoding functions）以及MPEG-D USAC（参见ISO/IEC DIS23003-3-Information technology--MPEG audio technologies--Part3:Unified speech and audio coding）等。在这些混合编码算法中，对每个音频信号类型都有不同的压缩算法处理，期望综合编码性能得以改善。

在AMR-WB+中，针对语音信号采用ACELP（Algebraic Code Excited Linear Prediction，代数码本激励线性预测）编码核，针对混合类和音乐类信号一般采用TCX（Transform Coded Excitation，变化码激励）编码核，两种编码核都应用LPC（Linear Predictive Coding，线性预测编码)）技术来描述语音的短时谱包络，因而对LPC系数的高效量化是语音编码中的一个关键性问题。由于LPC系数的动态范围比较大，出于合成滤波器稳定性和量化效率的考虑，LPC系数通常被转换为在数学上完全等价的其它形式的参数后再量化，通常的表示形式为ISF（Immittance Spectral Frequency，导抗谱频率系数）或LSF（Line Spectral Frequency，线谱频率参数）。LSF作为LPC系数的一种频域参数，由于其具有更好的量化和插值特性，语音编码端常将LPC系数转换为LSF参数，然后再将LSF参数进行量化（一般采用矢量量化技术），语音解码端进行逆量化得到量化后的LSF参数，并将LSF参数再转换为LPC系数，因此LSF在基于LPC语音编码中得到了广泛的应用。

在MPEG-D USAC（Unified Speech and Audio Coding，统一的语音/音频编码）编码中，对于音乐类信号，采用高效的AAC（AdvancedAudio coding，高级音频编码）编码；对于语音信号，一般采用ACELP类编码核；对于混合类信号，一般采用TCX类编码核。像AMR-WB+一样，在MPEG-D USAC混合编码结构中，ACELP和TCX编码核会共用LPC编码技术。

AMR-WB+和MPEG-D USAC等多编码核音频编码算法尽管开始有对输入音频信号的类型进行分析，针对不同类型，采用不同的编码核，来获取综合最佳编码效率。AMR-WB+中，语音信号类采用ACELP编码核，音乐类及混合类信号采用TCX编码核；在MPEG-D USAC中，语音类信号采用ACELP编码核，混合类采用TCX编码核，音乐类采用AAC编码核。AMR-WB+和MPEG-D USAC这两种多编码核音频编码算法中都采用了ACELP和TCX，而这两个编码核会共用一个线性预测LPC技术，并且一般都是对LPC系数转换为LSF谱参数后，再进行矢量量化编码，且可采用的矢量量化方法有很多种，例如，申请日为2012年7月17日，申请号为201210246780.9，名称为“用于对语音信号LPC系数进行多级矢量量化的方法和系统”的中国专利申请便公开了一种多级矢量量化方法，但是这些矢量量化方法所生成的码书不依赖于输入的数字音频信号的类型，即对所有音频信号，都只生成一套矢量量化码书，因而LPC系数的量化精度仍不是很理想，从而影响整体数字音频编码算法的编码效率以及编码器的主观声音质量。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能够进一步改进量化精度的用于音频信号编码的LPC系数量化方法和装置。